Jaké je limitující činidlo a které je v nadbytku? jak se vypočítá a příklady

omezující činidlo je to to, co je spotřebováno úplně a určuje, kolik hmoty se vytvoří v chemické reakci; zatímco přebytečné činidlo je činidlo, které nereaguje úplně po spotřebování omezujícího činidla.

V mnoha reakcích je žádoucí přebytek činidla, aby bylo zajištěno, že veškeré reakční činidlo reaguje. Například, jestliže A reaguje s B produkovat C, a to je žádoucí že A reaguje kompletně, přebytek B je přidán, nicméně, syntéza, a vědecká a ekonomická kritéria, jsou ti to rozhodnout jestliže nadbytek A je vhodný. nebo B.

Omezující činidlo určuje množství produktu, které může vzniknout při chemické reakci. Pokud tedy víte, kolik jste reagovali z A, okamžitě zjistíte, kolik bylo vytvořeno z C. Nikdy přebytečné činidlo neodhalí množství vytvořená z produktu.

A pokud v reakci spotřebují jak A, tak B? Pak hovoříme o ekvimolární směsi A a B. V praxi však není snadné zajistit, aby existoval stejný počet molů nebo ekvivalentů všech reaktantů; v tomto případě, jeden z dva, A nebo B, moci být používán vypočítat množství tvořené C.

Index

• 1 Jak se vypočítají limitující a přebytečná činidla??
  • 1.1 Metoda 1
  • 1.2 Metoda 2
• 2 Příklady
  • 2.1 - Příklad 1
  • 2.2 - Příklad 2
• 3 Odkazy

Jak se vypočítají limitující a přebytečná činidla??

Existuje mnoho způsobů, jak identifikovat a vypočítat množství omezujícího činidla, které může zasahovat do reakce. Po vypočtení jsou ostatní reagencie v nadbytku.

Metoda, která umožňuje určit, které je limitující činidlo, na základě srovnání podílu činidel se stechiometrickým poměrem, je metoda popsaná níže..

Metoda 1

Chemická reakce může být schematizována následujícím způsobem:

aX + bY => cZ

Kde X, Y a Z představují počet molů každého činidla a produktu. Zatímco a, b a c představují jejich stechiometrické koeficienty, vyplývající z chemické rovnováhy reakcí.

Pokud se získá kvocient (X / a) a podíl (Y / b), toto činidlo, které má nejnižší kvocient, je omezující činidlo.

Když se vypočtou uvedené poměry, stanoví se vztah mezi počtem molů přítomných v reakci (X, Y a Z) a počtem molů zapojených do reakce, reprezentovaných stechiometrickými koeficienty reaktantů (a a b)..

Čím nižší je tedy kvocient indikovaný pro činidlo, tím větší bude deficit tohoto činidla k ukončení reakce; a proto je limitujícím činidlem.

Příklad

SiO₂(s) + 3 C (s) => SiC + 2 CO₂(g)

Zreagují se 3 g SiO₂ (oxid křemičitý) se 4,5 g C (uhlík).

Moly SiO₂

Hmotnost = 3 g

Molekulová hmotnost = 60 g / mol

Počet molů SiO₂ = 3 g / (60 g / mol)

0,05 mol

Počet molů C

Hmotnost = 4,5 g

Atomová hmotnost = 12 g / mol

Počet molů C = 4,5 g / (12 g / mol)

0,375 mol

Poměr mezi počtem molů reaktantů a jejich stechiometrickými koeficienty:

Pro SiO₂ = 0,05 mol / 1 mol

Kvóta = 0,05

Pro C = 0,375 mol / 3 mol

Poměr = 0,125

Ze srovnání hodnot kvocientů lze vyvodit závěr, že limitujícím činidlem je SiO₂.

Metoda 2

Hmotnostně vyráběný SiC se vypočítá z předchozí reakce, když se použijí 3 g SiO₂ a když použijete 4,5 g C

(3 g SiO₂) x (1 mol SiO)₂/ 60 g SiO₂) x (1 mol SiC / 1 mol SiO)₂) X (40 g SiC / 1 mol SiC) = 2 g SiC

(4,5 g C) x (3 mol C / 36 g C) x (1 mol SiC / 3 mol C) x (40 g SiC / 1 mol SiC) = 5 g SiC

Pak by bylo vyrobeno více SiC (karbid křemíku), kdyby reakce proběhla spotřebou veškerého uhlíku, který bylo vyrobeno při spotřebování veškerého SiO.₂. Na závěr, SiO₂ je limitující činidlo, protože veškerý přebytek C by byl generován více SiC.

Příklady

-Příklad 1

0,5 mol hliníku se nechá reagovat s 0,9 molem chloru (Cl₂) za vzniku chloridu hlinitého (AlCl.)₃): Jaké je limitující činidlo a co je reagencie v nadbytku? Vypočtěte hmotnost omezujícího činidla a přebytečného činidla

2 At (s) + 3 Cl₂(g) => 2 AlCl₃(s)

Metoda 1

Poměry mezi moly reaktantů a stechiometrickými koeficienty jsou:

Pro hliník = 0,5 mol / 2 mol

Poměr hliníku = 0,25

Pro Cl₂ = 0,9 mol / 3 mol

Cl Ratio₂ = 0,3

Pak je limitujícím činidlem hliník.

Podobného závěru je dosaženo, pokud se stanoví mol chlorů, ​​které se musí kombinovat s 0,5 molem hliníku.

Moly Cl₂ = (0,5 mol Al) x (3 moly Cl₂/ 2 moly Al)

0,75 mol Cl₂

Pak je přebytek Cl₂Pro reakci s hliníkem je zapotřebí 0,75 mol a 0,9 molů. Proto existuje přebytek 0,15 mol Cl_2.

Lze konstatovat, že limitujícím činidlem je hliník

Výpočet hmotností reaktantů

Hmotnost omezujícího činidla:

Hmotnost hliníku = 0,5 mol Al x 27 g / mol

13,5 g.

Atomová hmotnost AI je 27 g / mol.

Hmotnost přebytku činidla:

To opustilo 0.15 mol Cl₂

Hmotnost Cl₂ zbytek = 0,15 mol Cl₂ x 70 g / mol

10,5 g

-Příklad 2

Následující rovnice představuje reakci mezi dusičnanem stříbrným a chloridem barnatým ve vodném roztoku: \ t

2 AgNO₃ (ac) + BaCl₂ (ac) => 2 AgCl (s) + Ba (NO₃)₂ (ac)

Podle této rovnice, pokud roztok obsahuje 62,4 g AgNO₃ Směs se smísí s roztokem obsahujícím 53,1 g BaCl₂: a) Jaké je omezující činidlo? b) Kolik reagencií zůstává nezreagovaných? c) Kolik gramů AgCl bylo vytvořeno?

Molekulové hmotnosti:

-AgNO₃: 169,9 g / mol

-BaCl₂208,9 g / mol

-AgCl: 143,4 g / mol

-Ba (NO₃)₂261,9 g / mol

Metoda 1

Pro použití metody 1, která umožňuje identifikaci omezujícího činidla, je nutné určit molární hodnoty AgNO₃ a BaCl₂ přítomné v reakci.

Moly AgNO₃

Molekulová hmotnost 169,9 g / mol

Hmotnost = 62,4 g

Počet molů = 62,4 g / (169,9 g / mol)

0,367 mol

Moly BaCl₂

Molekulová hmotnost = 208,9 g / mol

Hmotnost = 53,1 g

Počet molů = 53,1 g / (208,9 g / mol)

0,254 mol

Stanovení kvocientů mezi počtem molů reaktantů a jejich stechiometrickými koeficienty.

Pro AgNO₃ = 0,367 mol / 2 mol

Poměr = 0,184

Pro BaCl₂ = 0,254 mol / 1 mol

Poměr = 0,254

Na základě metody 1 umožňuje hodnota kvocientů identifikovat AgNO₃ jako limitující činidlo.

Výpočet přebytečné hmotnosti činidla

Stechiometrická rovnováha reakce ukazuje, že 2 moly AgNO₃ reaguje s 1 molem BaCl_2.

Moly BaCl₂= (0,367 mol AgNO₃) x (1 mol BaCl.)₂/ 2 moly AgNO₃)

0,1835 mol BaCl₂

A moly BaCl₂ které nezasáhly do reakce, to znamená, že jsou nadměrné:

0,254 mol - 0,1835 mol = 0,0705 mol

Hmotnost BaCl₂ nadměrně:

0,0705 molu x 208,9 g / mol = 14,72 g

Shrnutí:

Činidlo v nadbytku: BaCl₂

Přebytek: 14,72 g

Výpočet gramů AgCl vzniklých při reakci

Pro výpočet hmotnosti výrobků jsou výpočty provedeny na základě omezujícího činidla.

g AgCl = (62,4 g AgNO)₃) x (1 mol AgNO₃/ 169,9 g) x (2 mol AgCl / 2 mol AgNO₃) x (142,9 g / mol AgCl)

52,48 g

Odkazy

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8. vydání). CENGAGE Učení.
2. Flores J. (2002). Chemie Redakční Santillana
3. Wikipedia. (2018). Omezující činidlo: en.wikipedia.org
4. Shah S. (21. srpna 2018). Omezující činidla. Chemie LibreTexts. Zdroj: chem.libretexts.org
5. Příklady stechiometrických limitujících činidel. Zdroj: chemteam.info
6. Washingtonská univerzita. (2005). Omezující činidla. Zdroj: chemistry.wustl.edu